Contacter l'auteur / Contact the author

Recherche dans ce site / Search in this site

 

 

La Lune, fille de Gaïa

Structure géologique (V)

Grâce aux mesures stratigraphiques et surtout grâces à l'analyse des échantillons rapportés par les missions Apollo, nous savons aujourd'hui qu'elle fut exactement l'évolution géologique de la Lune dont voici la chronologie des événements qui s'y sont succédés depuis plus de 4 milliards d'années.

Notre satellite s'est formé il y a environ 4.55 milliards d'années, à la même époque que la Terre. Sa surface se solidifia 300000 ans plus tard, formant une écorce stratifiée peu dense composée d'anorthosites. 

Vers 4.3 milliards d'années, la croûte lunaire était à peine refroidie qu'un intense bombardement météoritique laissa des cicatrices importantes : ce sont les grands bassins d'Aitkin au pôle Sud, Mare Australe (limbe sud-est), Mare Tranquilllitatis (sous l'oeil droit), Mare Fecunditatis, Mare Nubium, Mare Smythii et l'apparition des premiers cratères d'impacts tels que Deslandres, Schiller, Zucchius, Grimaldi ou Ptolémée.

S'étendant sur plusieurs centaines de kilomètres, certains de ces cratères présentent un fond très étendu en partie comblé de lave et parfois associé à des anneaux concentriques extérieurs signes de la violence de l'impact. C'est à cette époque que nous assistons aux premiers signes d'une activité volcanique sur la Lune, activité qui cessa vers 3.8 milliards d'années.

L'échelle des temps géologiques lunaires

Période

Age 

(millions années)

Bassins d'impact

Volcanisme

Cratères

d'impact

Copernicienne

100

108

900

Aucun

Flots de Lichtenberg

Aristarche

Tycho

Copernic

Erastosthénienne

1100

3100

Aucun

Jeunes flots d'Imbrium

Dômes de Marius

Hausen

Eratosthène

Imbrienne

3200

 

'

'

'

'

 

 3840

Orientale

Schrödinger

 

 

 

 

 

Imbrium

Plateau d'Aristarche

Vieux flots d'Imbrium

Mare Crisium, Serenitatis,

Mare Humorum, Nubium

Mare Tranquillitatis (jeune)

Mare Tranquillitatis (vieux)

Mare Fecunditatis, Nectaris

Volcanisme des terrae (?)

Sharp, Atlas

Humboldt

Archimède, Platon

Sinus Iridum

Piccolomini

Arzachel, Cassini

Pétavius

Maupertuis

Nectarienne

3850

3910

Serenitatis, Crisium

Humorum

Humboldtianum, Nectaris

Volcanisme des terrae (?)

Bailly, Clavius

Gauss

Longomontanus

Pre-Nectarienne

3920

 

'

'

 

 4300

Grimaldi

Schiller-Zucchius

Smythii, Nubium

Fecunditatis,Tranquillitatis

Australe, Pingré-Hausen

Marginis, Insularum

Aitkin

Volcanisme des terrae (?)

Ptolémée

Hipparchus

Maginus

Janssen

Hommel

Deslandres

Naissance

 4550

Formation de la Lune suite à la collision d'un astéroïde avec la Terre.

Entre 3.92 et 3.85 milliards d'années nous assistons à la formation des derniers grands bassins de Mare Nectaris, Mare Humboldtianum, Mare Humorum, Mare Crisium pour se terminer avec la formation de Mare Serenitatis, "l'oeil droit" de la Lune.

C'est à cette époque que se formèrent les grands cirques de Longomontanus, Gauss, Clavius et Bailly. Un peu plus tard, vers 3.8 milliards d'années la Lune est à nouveau percutée de face et reçoit son "oeil gauche" qui deviendra Mare Imbrium. 5 à 600000 ans plus tard se forment Sinus Iridum et Mare Orientale. Un intense bombardement météoritique débuta alors qui vit la formation des cratères de Maupertuis, Pétavius, Cassini, Arzachel, Piccolomini, Platon, Archimède, Humboldt, Atlas et Sharp parmi d'autres ainsi que les premiers flots de lave importants

Zoom sur la mer des Crises, l'un des derniers bassins d'impacts formé il y a environ 3.85 milliards d'années. Documents du CFHT réalisé au 4e jour de lunaison avec une caméra CCD de 12k pixels. Au centre, une photographie du premier croissant réalisée par Mike Treacy avec un télescope Maksutov Questar de 88 mm (3.5" f/16). A droite, une carte géologique de la surface lunaire de l'USGS. Les formations en jaune sont les plus récentes (100-900 millions d'années).

Entre 3.9 et 3.1 milliards d'années, l'activité thermodynamique du manteau se propagea jusqu'à la surface lunaire, se mélangeant aux roches de surface. C'est parce que l'écorce de sa face visible est nettement moins épaisse que celle de sa face cachée (60 km contre 100 km) que de nombreuses régions ont été comblées par les flots de lave, atteignant par endroit 1500 m d'épaisseur, donnant ce visage si caractéristique à la Lune.

Par la suite, le bombardement météoritique a fortement décru et entre 3.2 et 1.1 milliard d'années d'ici nous assistons surtout à la formation d'Eratosthène et de Hausen. La région de Marius se soulève, son sol se fissure en donnant naissance à des dizaines de failles et de dômes tandis que les derniers flots de laves s'écoulent de Mare Imbrium. 

Enfin, il y a 900 millions d'années Copernic apparut sur la Lune; Tycho se forma voici 108 millions d'années puis finalement Aristarche il y a 100 millions d'années.

Notons que selon des simulations réalisées en 2007, Tycho et le cratère de Chicxulub dans le Yucatan (celui qui serait à l'origine de l'extinction des dinosaures) auraient été formés par deux fragments provenant du même astéroïde parent, appartenant à la famille Baptistina.

Les dernières coulées de laves apparuent sur la Lune émanèrent de Lichtenberg. Depuis un calme relatif règne sur la Lune; de temps en temps mais c'est assez rare, on observe des éclats brillants signe de l'impact de quelques météorites sur la surface lunaire.

A consulter : Définition des reliefs lunaires

La plupart des cratères et grands bassins lunaires sont de vieilles formations âgés de 2 à 4 milliards d'années. Les plus récents, tel Copernic, Tycho, Théophile (gauche) ou Timocharis (droite) ont quelques centaines de millions d'années. Documents NASA/Apollo XV/XVI.

Aujourd'hui on constate que des flots de lave de 100 à 1500 m d'épaisseur ont comblé les cratères d'impacts et les bassins pour former les mers de basaltes. Ceux-ci sont différents des basaltes terrestres. Ils contiennent moins de sodium, de carbone et d'eau mais sont plus riches en titane, en fer et en éléments lourds. 

Depuis 3 milliards d'années, l'activité lunaire s'est assoupie, le bombardement météoritique s’est fait plus rare et le visage de la Lune ne s'est plus guère modifié. En un an et demi les sismographes ont enregistré 815 signaux d'impacts, dont les masses s'échelonnaient entre 50 g et 50 kg, auxquels il faut ajouter les milliers de micrométéorites qui criblent sa surface, pulvérisant le substrat en poussière.

Ce taux de changement à la surface de la Lune étant très variable au cours des âges, le visage de la Lune que l'on observe aujourd'hui est en réalité celui d'un astre très âgé; à l'époque des dinosaures déjà, la Lune présentait un visage pratiquement identique à celui que nous observons aujourd'hui !

Impacts de météorites sur la Lune

A gauche, l'un des rares clichés pris sur le vif d'un impact météoritique sur la Lune. Au centre, les ingénieurs Heather McNamara et Danielle Moserdu du centre MSFC de la NASA ont enregistré en vidéo le 2 mai 2006 l'impact d'une météorite sur la Lune (le point brillant). L'explosion brilla à la magnitude 7, dont la voici la courbe de lumière. Les auteurs estiment que la roche mesurait 25 cm de diamètre et se déplaçait à 38 km/s. Il s'agissait d'un impact sporadique. La météorite forma un cratère de 14 m de diamètre et de 3 m de profondeur. Cliquer sur l'image pour lancer le GIF animé. L'enregistrement vidéo a été ralenti 7 fois. Voici une version plus large où l'impact est mieux visible mais qui n'apporte pas beaucoup plus d'information (GIF de 2.4 MB). A droite la simulation d'un impact montrant l'éjection du panache de poussière. Un phénomène similaire se produit lors de l'impact des sondes d'exploration lunaires en fin de mission. A ce jour 27 sondes spatiales se sont ainsi écrasées sur la Lune depuis Luna 2 en 1959, notamment le module de descente d'Apollo 11, divers Ranger, Orbiter, Surveyor et récemment la sonde Prospector en 1998. Bien que l'activité lunaire se soit assoupie depuis 3 milliards d'années, les sismographes laissés sur la lune enregistrent en moyenne 600 impacts par an correspondant à des projectiles dont la masse varie entre 50 g et 50 kg, auxquels il faut ajouter les millions de micrométéorites. Documents NASA/MSFC et anonyme.

De nos jours, le régolite (des brèches plus ou moins fondues constituées de débris) s'accumule sur la Lune sous forme de poussière à raison de 2 m d'épaisseur chaque milliard d'année. La Lune est solide sur les trois-quarts de son épaisseur. Les ondes sismiques sont interrompues et se réfléchissent vers 1000 km de profondeur; au-delà la matière est fluide. Sous l'écorce, le manteau est donc solide. Après une zone de transition de quelques dizaines de kilomètres nous arrivons au noyau, dont une partie portée à 1500°C est encore en fusion et se compose de fer. Il s'étend sur 700 km. 

A consulter : Coupes microscopiques de brèches lunaires (Union College)

Les roches lunaires

Les roches lunaires présentent d'ordinaire une croûte claire, parfois légèrement colorée dans les tons bruns-oranges tandis que l'intérieur est constitué de basalte noir comme en témoigne la microphotographie de droite. Documents NASA-GSFC et MNH.

Découverte d'un tunnel de lave

Etant donné qu'il y eut une activité volcanique sur la Lune, pendant des décennies les sélénologues ont recherché par satellite des grottes et autres cavités ayant pu servir de tunnel de lave comme il en existe de nombreux sur Terre autour des volcans. En 2014, la NASA avait annoncé que la sonde lunaire SELENE (Kaguya) avait découvert en 2009 des cavités dans le mont Marius, Mare Tranquillitatis et Mare Ingenii grâce à son radar LSR (Lunar Radar Soudner) équipé d'une antenne dipôle fonctionnant dans la bande 4-6 MHz. Par la suite, toutes les images en haute résolution prises par la sonde lunaire LRO furent scannées au moyen d'un algorithme spécifique qui a permis d'identifier de nombreuses cavités (cf. ces photos de la cavité de Mare Tranquilitatis et celle de Mare Ingenii). Au total, plus de 200 cavités mesurant entre 5 m et 900 m de diamètre ont été découvertes dans les plaines, les collines et les montagnes lunaires.

Emplacement et structure approximative de la cavité et du tunnel de lave découverts dans le mont Marius. Documents JAXA.

Puis en 2017, la JAXA et l'équipe de Tetsuya Kaku de l'Université de Tokaï annoncèrent la découverte d'un tunnel de lave sous la cavité du mont Marius ou MHH (Marius Hills Hole) qui se situe aux coordonnées sélénographiques de 14.100°N et 303.262°E. Ce n'est pas un cratère car un impact météoritique présente un rapport diamètre/profondeur de 5:1 alors que cette formation présente un rapport proche de 1:1. Comme on le voit ci-dessus, la cavité mesure environ 65 km de diamètre et 88 km de profondeur. Elle forme une cheminée qui donne accès à un tunnel de lave qui pourrait s'étendre sur 50 km sous la surface.

Actuellement on ignore si d'autres tunnels de lave existent sur la Lune et si celui-ci forme une cavité ou est obstrué. La NASA a donc préparé une mission pour la sonde spatiale LRO en orbite autour de la Lune depuis le 23 juin 2009 dans le but d'approfondir la question. Dans l'éventualité d'une colonisation de la Lune, ces cavités représentent également un abri idéal pour les futurs cosmonautes.

Dernier chapitre

L'exploration et la colonisation de la Lune

Page 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 -


Back to:

HOME

Copyright & FAQ